计算机图形学,光线跟踪算法的过程是什么

计算机图形学,光线跟踪算法的过程是什么

光线跟踪思路：从视点出发,通过图像平面上每个像素中心向场景发出一条光线,光线的起点为视点,方向为像素中心和视点连线单位向量.光线与离视点最近的场景物体表面交点有三种可能：
当前交点所在的物体表面为理想漫射面,跟踪结束.
当前交点所在的物体表面为理想镜面,光线沿其镜面发射方向继续跟踪.
当前交点所在的物体表面为规则透射面,光线沿其规则透射方向继续跟踪.
伪代码：
void TraceRay(const Vec3& start,const Vec3& direction,int depth,Color& color)
{
Vec3 intersectionPoint,reflectedDirection,transmittedDirection;
Color localColor,reflectedColor,transmittedColor;
if (depth >= MAX_DEPTH) {
color = Black; //#000
}
else {
Ray ray(start,direction); //取start起点,方向direction为跟踪射线；
if ( !scene->HasIntersection(ray) )
color = BackgroundColor;
else {
计算理起始点start最近的交点intersectionPoint,
记录相交物体intersectionObject,
// #1
Shade(intersectionObject,intersectionPoint,localColor);
// #2
if ( intersectionPoint所在面为镜面 ) {
计算跟踪光想S在intersectionPoint处的反射光线方向reflectedDirection,
TraceRay(intersectionPoint,reflectedDirection,depth+1,reflectedColor);
}
// #3
if ( intersectionPoint所在的表面为透明面 ) {
计算跟踪光线S在intersectionPoint处的规则透射光线方向transmittedDirection,
TraceRay(intersectionPoint,transmittedDirection,depth+1,transmittedColor);
}
// #summarize
color = localColor + Ks * reflectedColor + Kt * transmittedColor;
}// else
} //else
}
// 局部光照模型计算交点intersectionPoint处的局部光亮度localColor
void Shade(const Object& intersectionObj,const Vec3& intersectionPoint,Color& localColor)
{
确定intersectionObj在intersectionPoint处的单位法向量N,
漫反射系数Kd,
镜面反射系数Ks,
环境反射系数Ka;
localColor = Ka * Ia; //Ia为环境光亮度
for ( 每一个点光源PointLight ) {
计算入射光线单位向量L和虚拟镜面法向单位向量H,
// 由Phong模型计算光源PointLight在intersectionPoint处的漫反射和镜面反射光亮度
localColor += ( Ipointlight * ( Kd * (N.dot(L)) + Ks * (N.dot(H))^n ) );
}
}